Cerâmica de alta temperatura para aviões hipersônicos

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01/10/2018 Cerâmica de alta temperatura para aviões hipersônicos
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A nova cerâmica é 12 vezes melhor do que a
melhor existente atualmente para a mesma
aplicação. [Imagem: Yi Zeng et al. -
10.1038/ncomms15836]
Cerâmica de alta temperatura para aviões hipersônicos
Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/08/2017
Voo hipersônico
Um novo tipo de revestimento cerâmico
promete resolver os problemas com que estão
se deparando os projetistas e engenheiros que
tentam tornar realidade as viagens
hipersônicas.
Viagem hipersônicasignifica mover-se a Mach
5 ou mais - pelo menos cinco vezes mais
rápido do que a velocidade do som, ou 6.125
km/h.
Quando um avião se move a uma velocidade
tão alta, o calor gerado pelo atrito com o ar
atmosférico é extremamente elevado, com um
impacto sério na integridade estrutural da
aeronave. Isso porque as temperaturas que
atingem a frente e os bordos de
ataque do veículo podem atingir entre
2.000 e 3.000 °C.
Esses problemas estruturais são
causados principalmente pelos
processos de oxidação e ablação, com
o ar e o gás extremamente quentes
removendo as camadas superficiais
dos materiais externos da aeronave.
Para combater o problema, são
necessários materiais conhecidos
como UHTC, sigla em inglês para
cerâmicas de temperatura ultra-alta.
Essas cerâmicas são usadas nos
motores aeroespaciais e nos primeiros
protótipos de veículos hipersônicos,
incluindo foguetes e veículos de reentrada.
Contudo, até o momento, as UHTCs convencionais não conseguem satisfazer os
requisitos de ablação exigidos pelo voo hipersônico atmosférico, com suas
temperaturas e atrito extremos por longos períodos.
Avião espacial chinês levará 20 turistas ao espaço
Carbureto
A boa notícia está chegando pelas mãos de Yi Zeng e sua equipe das universidades de
Manchester (Reino Unido) e Central Sul (China).
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01/10/2018 Cerâmica de alta temperatura para aviões hipersônicos
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Eles sintetizaram um novo revestimento de carbureto que é muito superior às UHTCs
atuais, resistindo bem a temperaturas de 3.000° C.
Os testes mostraram que a cerâmica é 12 vezes melhor do que o tradicional carbureto
de zircônio (ZrC) - o ZrC é um material cerâmico refratário extremamente resistente e
utilizado em ferramentas de corte.
O que torna este novo revestimento único é que ele foi fabricado usando um processo
chamado infiltração por fusão reativa (RMI: Reactive Melt Infiltration), o que reduz
drasticamente o tempo necessário para sua produção.
Além disso, a cerâmica, cuja fórmula completa é Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26, foi reforçada
com o composto carbono-carbono, o mesmo que era usado para proteger os ônibus
espaciais. Isso torna o material não apenas forte, mas extremamente resistente à
degradação superficial.
Brasil testará avião hipersônico em 2020
Bibliografia:
 
Ablation-resistant carbide Zr0.8Ti0.2C0.74B0.26 for oxidizing environments up to 3,000?°C
 Yi Zeng, Dini Wang, Xiang Xiong, Xun Zhang, Philip J. Withers, Wei Sun, Matthew Smith, Mingwen Bai, Ping Xiao
 Nature Communications
 Vol.: 8, Article number: 15836
 DOI: 10.1038/ncomms15836
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